JP2012149613A - Variable displacement turbocharger, and method of manufacturing the same - Google Patents

Variable displacement turbocharger, and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable displacement turbocharger that prevents abnormal wear of a sliding part, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: The variable displacement turbocharger includes a crankshaft 24C for adjusting a blade angle of a nozzle vane 30 of a turbine 21, and a bush for supporting the crankshaft 24C outside a turbine housing 26. A coating 10 with molybdenum disulfide particles and graphite dispersed in polyamide imide resin is formed at a support portion supported by the crankshaft 24C.

Description

本発明は、タービンに翼角度可変のノズルベーンを備えた可変容量ターボチャージャに係り、特にそのノズルベーンの翼角度を調整するノズル翼角度調整機構のクランク軸の耐摩耗性を向上させた可変容量ターボチャージャ及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a variable displacement turbocharger having a nozzle vane with variable blade angle in a turbine, and more particularly, a variable displacement turbocharger with improved wear resistance of a crankshaft of a nozzle blade angle adjusting mechanism for adjusting the blade angle of the nozzle vane. And a manufacturing method thereof.

車両用ディーゼルエンジンには、ターボチャージャが装着されているが、一般的には固定容量(コンベンショナル)のターボチャージャが使われている、しかし、2011年より規制が強化される北米や欧州の規格に適用するために、固定容量に代えて、可変容量ターボチャージャ(VNT、VGTと呼ばれている)の採用が決定されている。   A turbocharger is installed in a diesel engine for a vehicle. Generally, a fixed capacity (conventional) turbocharger is used. However, since 2011, regulations will be strengthened in North America and Europe. In order to apply, it has been decided to adopt a variable capacity turbocharger (referred to as VNT or VGT) instead of a fixed capacity.

この車両用ディーゼルエンジンに装着される従来の可変容量ターボチャージャは、特許文献1,2に示されるようにタービン側にノズルベーンを設けて排ガス流量を制御するもので、これを図7〜図9により説明する。   The conventional variable capacity turbocharger mounted on the vehicle diesel engine is one in which nozzle vanes are provided on the turbine side to control the exhaust gas flow rate as shown in Patent Documents 1 and 2, which are shown in FIGS. explain.

図9に示すように可変容量ターボチャージャ20は、タービン21とコンプレッサ22をベアリングハウジング29で連結し、そのタービン21にタービン容量可変機構24が設けられて構成される。   As shown in FIG. 9, the variable capacity turbocharger 20 is configured by connecting a turbine 21 and a compressor 22 by a bearing housing 29, and the turbine 21 is provided with a turbine capacity variable mechanism 24.

タービン21は、タービンインペラ25と、タービンインペラ25を囲み、排ガスが導入されるタービンハウジング26とからなり、コンプレッサ22は、コンプレッサインペラ27と、コンプレッサインペラ27を囲み、吸気が導入されるコンプレッサハウジング28とからなる。タービンインペラ25とコンプレッサインペラ27とはターボ軸23で連結され、ターボ軸23がベアリングハウジング29内に収容されると共にベアリングハウジング29内に設けた軸受部(図示せず)で軸承される。   The turbine 21 includes a turbine impeller 25 and a turbine housing 26 that surrounds the turbine impeller 25 and into which exhaust gas is introduced. The compressor 22 surrounds the compressor impeller 27 and the compressor impeller 27, and a compressor housing 28 that introduces intake air. It consists of. The turbine impeller 25 and the compressor impeller 27 are connected by a turbo shaft 23, and the turbo shaft 23 is accommodated in a bearing housing 29 and supported by a bearing portion (not shown) provided in the bearing housing 29.

タービン容量可変機構24は、図7〜図9に示すように、タービンハウジング26のノズルスロート部26aの円周方向に沿って適宜間隔で翼角度可変に設けられた多数のノズルベーン30と、これらノズルベーン30をリンクプレート31を介して連結されたノズル翼角度調整リング32と、そのノズル翼角度調整リング32の溝32aに係合し、ノズル翼角度調整リング32を回動するためのクランクレバー33と、そのクランクレバー33に連結され、タービンハウジング26外に延出されるクランク軸34Cと、ベアリングハウジング29に設けられクランク軸34Cを回転自在に支持するブッシュ34Bと、延出されたクランク軸34Cに連結され、クランク軸34Cを回転するためのコントロールリンク35と、そのコントロールリンク35を駆動するモータからなる駆動装置36とからなる。   As shown in FIGS. 7 to 9, the turbine capacity varying mechanism 24 includes a large number of nozzle vanes 30 provided at variable intervals along the circumferential direction of the nozzle throat portion 26 a of the turbine housing 26, and these nozzle vanes. Nozzle blade angle adjustment ring 32 connected 30 through a link plate 31, and a crank lever 33 for engaging the groove 32 a of the nozzle blade angle adjustment ring 32 and rotating the nozzle blade angle adjustment ring 32, The crankshaft 34C is connected to the crank lever 33 and extends out of the turbine housing 26, the bush 34B is provided in the bearing housing 29 and rotatably supports the crankshaft 34C, and is connected to the extended crankshaft 34C. A control link 35 for rotating the crankshaft 34C, and its control A driving device 36. which a motor for driving the link 35.

コントロールリンク35は、図8に示すように、駆動装置36に連結された第1駆動レバー37と、クランク軸34Cに連結された第2駆動レバー38と第1及び第2駆動レバー37,38を連結するリンクピン39a,39bを備えたコントロールロッド40とからなる。   As shown in FIG. 8, the control link 35 includes a first drive lever 37 connected to the drive device 36, a second drive lever 38 connected to the crankshaft 34C, and the first and second drive levers 37, 38. The control rod 40 includes link pins 39a and 39b to be connected.

このタービン容量可変機構24によるノズルベーン30の翼角度調整は、図9に示すように、駆動装置36が所定角度回転することで、コントロールロッド40が往復移動し、これによりクランク軸34が所定角度回転すると共にクランクレバー33が回動して、ノズル翼角度調整リング32が所定角度回転し、これにより、リンクプレート31を介してノズルベーン30の翼角度が調整され、タービンハウジング26からノズルスロート部26aを介してタービンインペラ25に流入する排ガスの流入角とその容量が調整されることで、タービンインペラ25の回転速度を可変することができる。   As shown in FIG. 9, the blade capacity of the nozzle vane 30 is adjusted by the turbine capacity varying mechanism 24. As a result, the control rod 40 reciprocates when the drive device 36 rotates by a predetermined angle, whereby the crankshaft 34 rotates by a predetermined angle. At the same time, the crank lever 33 rotates and the nozzle blade angle adjustment ring 32 rotates by a predetermined angle, whereby the blade angle of the nozzle vane 30 is adjusted via the link plate 31, and the nozzle throat portion 26a is moved from the turbine housing 26. The rotational speed of the turbine impeller 25 can be varied by adjusting the inflow angle and the capacity of the exhaust gas flowing into the turbine impeller 25 through the turbine impeller 25.

特開平05−296053号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-296053 特開2004−270472号公報JP 2004-270472 A

ところで、クランク軸34Cとブッシュ34Bは、タービンハウジング26外に設けられるものの、タービンハウジング26の外側雰囲気でも300℃以上の高温に晒されるため、潤滑油による潤滑は不可能であり、ブッシュ34B内をクランク軸34Cが回転すると共に、そのクランク軸34Cの回転時の傾動により、その回転摺動面は、摩擦抵抗が大きくなる問題がある。   By the way, although the crankshaft 34C and the bush 34B are provided outside the turbine housing 26, the crankshaft 34C and the bush 34B are exposed to a high temperature of 300 ° C. or higher even in the atmosphere outside the turbine housing 26. As the crankshaft 34C rotates, the rotational sliding surface has a problem that the frictional resistance increases due to the tilting of the crankshaft 34C.

従来は、ブッシュ34Bとクランク軸34CをSUSで形成し、その摺動面をクロマイズ処理(クロム元素により表面硬化処理)或いは硬化処理として、窒化処理、浸炭処理、DLCコーティング(ダイアモンド・ライク・コーティング)、トリバロイT400合金(登録商標)、ハステロイ(登録商標)などを用いることが提案されている。   Conventionally, the bush 34B and the crankshaft 34C are formed of SUS, and the sliding surface is chromized (surface hardening treatment with chromium element) or hardening treatment, nitriding, carburizing, DLC coating (diamond-like coating) It has been proposed to use Trivalloy T400 alloy (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), and the like.

しかしながら、材料強度を強化しても、高温環境で使用されるため機械的摩擦が避けられず、異常摩耗を防ぐことはできない問題がある。   However, there is a problem that even if the material strength is enhanced, mechanical friction is inevitable because it is used in a high temperature environment, and abnormal wear cannot be prevented.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、摺動部の摩耗が生じても異常摩耗を防止できる可変容量ターボチャージャ及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a variable capacity turbocharger that can solve the above-described problems and can prevent abnormal wear even if sliding portion wears, and a method of manufacturing the same.

上記目的を達成するために請求項1の発明は、タービンのノズルベーンの翼角度を調整するクランク軸とそのクランク軸を支持するブッシュをタービンハウジング外に備えた可変容量ターボチャージャにおいて、クランク軸がブッシュに支持される支持部に、ポリアミドイミド樹脂中に二硫化モリブデン粒子とグラファイトを分散させた皮膜を形成したことを特徴とする可変容量ターボチャージャである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a variable capacity turbocharger having a crankshaft for adjusting a blade angle of a nozzle vane of a turbine and a bush supporting the crankshaft outside the turbine housing. The variable capacity turbocharger is characterized in that a film in which molybdenum disulfide particles and graphite are dispersed in a polyamide-imide resin is formed on a support portion supported by the structure.

請求項2の発明は、タービンのノズルベーンの翼角度を調整するクランク軸とそのクランク軸を支持するブッシュをタービンハウジング外に備えた可変容量ターボチャージャの製造方法において、ポリアミドイミド樹脂を55〜65質量部、二硫化モリブデン粒子を20〜30質量部、グラファイトを1〜10質量部とし、これにバインダを加え、これを前記クランク軸の外周面に塗布した後乾燥させ、これを数回繰り返し、皮膜厚さを30±10μmにした後、これを焼成して皮膜を形成したことを特徴とする可変容量ターボチャージャの製造方法である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a variable capacity turbocharger manufacturing method comprising a crankshaft for adjusting a blade angle of a nozzle vane of a turbine and a bush supporting the crankshaft outside the turbine housing. 20 to 30 parts by mass of molybdenum disulfide particles and 1 to 10 parts by mass of graphite, a binder is added thereto, this is applied to the outer peripheral surface of the crankshaft and dried, and this is repeated several times. This is a method for manufacturing a variable capacity turbocharger, characterized in that after forming the thickness to 30 ± 10 μm, this is fired to form a film.

請求項3の発明は、前記クランク軸の外周面にクロマイズ処理又は窒化処理を行った後、前記皮膜を形成した請求項3記載の可変容量ターボチャージャの製造方法である。   The invention according to claim 3 is the method of manufacturing a variable capacity turbocharger according to claim 3, wherein the coating is formed after the outer peripheral surface of the crankshaft is subjected to chromization or nitriding.

本発明は、摺動面に、ポリアミドイミド樹脂中に、二硫化モリブデンとグラファイトを分散させた皮膜を形成することで、高温環境であっても摺動性が高く耐摩耗性に優れたクランク軸とブッシュとすることができるという優れた効果を発揮する。   The present invention provides a crankshaft having high slidability and excellent wear resistance even in a high temperature environment by forming a film in which molybdenum disulfide and graphite are dispersed in polyamide-imide resin on a sliding surface. It has an excellent effect of being able to be a bush.

本発明の可変容量ターボチャージャのタービン容量可変機構におけるクランク軸とブッシュの一実施の形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the crankshaft and bush in the turbine capacity | capacitance variable mechanism of the variable capacity | capacitance turbocharger of this invention. 本発明の可変容量ターボチャージャのタービン容量可変機構を構成するクランク軸とブッシュの摺動面に形成した皮膜の耐摩耗性と摺動性を説明する図である。It is a figure explaining the abrasion resistance and sliding property of the film | membrane formed in the sliding surface of the crankshaft and bush which comprise the turbine capacity | capacitance variable mechanism of the variable capacity | capacitance turbocharger of this invention. 本発明と従来例における耐摩耗試験結果を示す図である。It is a figure which shows the abrasion resistance test result in this invention and a prior art example. 従来における摺動面の摩耗を説明する図である。It is a figure explaining abrasion of the sliding surface in the past. タービン容量可変機構におけるクランク軸とブッシュに作用する力を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the force which acts on the crankshaft and bush in a turbine capacity variable mechanism. 図5においてクランク軸とブッシュに作用する力でクランク軸が傾動する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which a crankshaft tilts with the force which acts on a crankshaft and a bush in FIG. 可変容量ターボチャージャのノズルベーンと翼角度調整リング構造の詳細を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detail of the nozzle vane and blade angle adjustment ring structure of a variable capacity | capacitance turbocharger. 可変容量ターボチャージャのコントロールリンクの詳細を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detail of the control link of a variable capacity | capacitance turbocharger. 可変容量ターボチャージャの全体断面図である。It is a whole sectional view of a variable capacity turbocharger.

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。   A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

先ず、可変容量ターボチャージャの基本的構成は、図7〜図9で説明したとおりであり、その詳細な説明は省略する。   First, the basic configuration of the variable capacity turbocharger is as described with reference to FIGS. 7 to 9, and the detailed description thereof is omitted.

さて、図1は、本発明のタービン容量可変機構におけるノズル翼角度調整リングとクランク軸及びブッシュとコントローリンクを示したものであり、図1(a)はその全体図、図1(b)はノズル翼角度調整リング32とクランクレバー33とクランク軸34Cとブッシュ34Bとコントルロールリンク35の要部組立斜視図を示したものである。   FIG. 1 shows a nozzle blade angle adjusting ring, a crankshaft, a bush and a control link in the turbine capacity varying mechanism of the present invention. FIG. 1 (a) is an overall view thereof, and FIG. The principal part assembly perspective view of the nozzle blade angle adjustment ring 32, the crank lever 33, the crankshaft 34C, the bush 34B, and the control roll link 35 is shown.

図1(a)に示すようにノズル翼角度調整リング32には、クランクレバー33に係合する溝32aが形成される。図1(b)に示すようにクランクレバー33は、ノズル翼角度調整リング32の溝32aに係合する係合ピン33aと、クランク軸34Cの下端を連結するボス部33bを有する。クランク軸34Cはブッシュ34Bにて回転自在に支持され、そのブッシュ34Bが図9で説明したベアリングハウジング29に支持される。   As shown in FIG. 1A, the nozzle blade angle adjustment ring 32 is formed with a groove 32 a that engages with the crank lever 33. As shown in FIG. 1B, the crank lever 33 has an engagement pin 33a that engages with the groove 32a of the nozzle blade angle adjustment ring 32, and a boss portion 33b that connects the lower end of the crankshaft 34C. The crankshaft 34C is rotatably supported by a bush 34B, and the bush 34B is supported by the bearing housing 29 described with reference to FIG.

クランク軸34Cには、コントロールリンク35の第2駆動レバー38に連結され、第2駆動レバー38にコントロールロッド40のピン39bが設けられる。このピン29bは、第2駆動レバー38に固定して設けられる例を示したが、図8で示したように、第2駆動レバー38に回転自在に嵌合し、コントロールロッド40に固定して設けるようにしてもいずれでもよい。   The crankshaft 34C is connected to the second drive lever 38 of the control link 35, and the pin 39b of the control rod 40 is provided on the second drive lever 38. In this example, the pin 29b is fixed to the second drive lever 38. However, as shown in FIG. 8, the pin 29b is rotatably fitted to the second drive lever 38 and fixed to the control rod 40. Either may be provided.

本発明においては、クランク軸34Cの外周面とブッシュ34Bの内周面の摺動面、特にブッシュ34Bの内周面に、耐摩耗性と自己潤滑性を有する皮膜10を形成したものである。   In the present invention, the coating 10 having wear resistance and self-lubricating property is formed on the sliding surface of the outer peripheral surface of the crankshaft 34C and the inner peripheral surface of the bush 34B, particularly on the inner peripheral surface of the bush 34B.

またこれら摺動面は、皮膜形成前に、クロマイズ処理や窒化処理を施され、その硬化層の外周面に皮膜10が形成される。   Further, these sliding surfaces are subjected to chromization treatment and nitriding treatment before the film formation, and the film 10 is formed on the outer peripheral surface of the hardened layer.

この皮膜10の成分は、
(A)ポリアミドイミド樹脂 55〜65質量部
(B)二硫化モリブデン粒子 20〜30質量部
(C)グラファイト 1〜10質量部
(D)顔料(無機質粉末) 5〜15質量部
からなる。
The component of this film 10 is
(A) Polyamideimide resin 55-65 parts by mass (B) Molybdenum disulfide particles 20-30 parts by mass (C) Graphite 1-10 parts by mass (D) Pigment (inorganic powder) 5-15 parts by mass.

(A)ポリアミドイミド樹脂としては、耐熱温度260℃以上の耐熱性があるもので、乾燥ないし焼成前の数平均分子量が、2000〜8000であるものを用いる。   (A) As the polyamideimide resin, one having heat resistance of 260 ° C. or higher and having a number average molecular weight of 2000 to 8000 before drying or baking is used.

(B)二硫化モリブデン粒子は、自己潤滑性に優れた粒子であり、平均粒径は1〜2μmのものを用いる。   (B) Molybdenum disulfide particles are particles excellent in self-lubricity, and those having an average particle diameter of 1 to 2 μm are used.

(C)グラファイトとしては、自己潤滑性に優れると共に、摩耗して皮膜から剥離しても潤滑性を有するので好ましく、平均粒径は1〜2μmのものを用いる。   (C) As graphite, it is preferable because it has excellent self-lubricating property and has lubricity even if it is worn away and peeled off from the film, and has an average particle diameter of 1 to 2 μm.

(D)顔料としては、表面がグレー系となる粉末で、炭酸カルシウムなどの白色系無機質粉末を用いる。この無機質粉末は、(B)二硫化モリブデンと(C)グラファイト粒子がポリアミドイミド樹脂中から容易に剥離しないように、これらを樹脂中に固定するために用いる。   (D) The pigment is a powder whose surface is gray, and white inorganic powder such as calcium carbonate is used. This inorganic powder is used to fix (B) molybdenum disulfide and (C) graphite particles in the resin so that they are not easily separated from the polyamide-imide resin.

この(A)〜(D)の成分に溶剤(N−メチル−2−ピロリドン(NMP))を加えて皮膜形成樹脂前駆体とする。   A solvent (N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)) is added to the components (A) to (D) to form a film-forming resin precursor.

この皮膜形成樹脂前駆体をスプレー塗装等にてブッシュ34Bの内周面(或いはクランク軸34Cの外周面)にコーティング膜を形成した後、70〜90℃で20分以上加熱乾燥する。このスプレー塗装と乾燥を3〜5回繰り返し、最終的に30±10μm、好ましくは30μm厚さのコーティング膜を形成した後、230℃±10℃で45±5分焼き付けてコーティング膜を焼成することで皮膜10を形成する。   After forming a coating film on the inner peripheral surface of the bush 34B (or the outer peripheral surface of the crankshaft 34C) by spray coating or the like, the film-forming resin precursor is heated and dried at 70 to 90 ° C. for 20 minutes or more. This spray coating and drying are repeated 3 to 5 times, and finally a coating film having a thickness of 30 ± 10 μm, preferably 30 μm is formed, and then the coating film is baked by baking at 230 ° C. ± 10 ° C. for 45 ± 5 minutes. The film 10 is formed by

この皮膜10の特性は、
摩擦係数 0.06(代表値)
碁盤目テスト 100/100(JIS K 5400)
鉛筆硬度 5H
耐熱性 約600℃×30分加熱した後も変化なし
であった。
The characteristics of this film 10 are
Friction coefficient 0.06 (typical value)
Cross-cut test 100/100 (JIS K 5400)
Pencil hardness 5H
Heat resistance No change after heating at about 600 ° C. for 30 minutes.

また、耐摩耗性試験は、皮膜を施した試験片を、360℃×20時間加熱した後、60℃×90%×100時間湿潤環境に晒した後に試験を行ったもので、約300000回の摺動摩擦に耐えることを確認した。   In addition, the abrasion resistance test was a test piece that was subjected to a test after being heated to 360 ° C. × 20 hours and then exposed to a humid environment at 60 ° C. × 90% × 100 hours. It was confirmed to withstand sliding friction.

この際の摩耗試験は、試験片にSUS440C球を当て、荷重1kgfをかけ、摺動速度1.5m/sec、摩擦半径16.5、回転数870rpmとし、リンクピンの摩擦係数である0.3に、上昇するまでの回数で測定した。   In this wear test, a SUS440C ball was applied to the test piece, a load of 1 kgf was applied, the sliding speed was 1.5 m / sec, the friction radius was 16.5, the rotation speed was 870 rpm, and the friction coefficient of the link pin was 0.3. In addition, the number of times to rise was measured.

なお、ブッシュ34B(或いはクランク軸34C)は、クロマイズ処理し後に塗装するが、サンドブラスト処理して表面を粗面化して行ってもよい。   The bush 34B (or the crankshaft 34C) is chromized and then painted, but may be sandblasted to roughen the surface.

次に皮膜10の作用を説明する。   Next, the operation of the film 10 will be described.

図5は、タービン容量可変機構におけるクランク軸とブッシュに作用する力を説明する斜視図である。   FIG. 5 is a perspective view for explaining the force acting on the crankshaft and the bush in the turbine capacity varying mechanism.

可変容量ターボチャージャの翼角度調整のための駆動リンク中、コントロールリンク35側の第2駆動レバー38側と、ノズル翼角度調整リング32のクランクレバー33には、図示の矢印で示したようにほぼ対向する方向の力が作用する。このため、クランク軸34Cには、図6(a)のようにモーメント荷重が働き、図6(b)に示すようにクランク軸34Cが傾動して、両端部分の面圧が極端に高くなる。このため、回転揺動に伴って、強いエッジ当たりとなり、摩耗が急速にすすみやすい。   During the drive link for adjusting the blade angle of the variable capacity turbocharger, the second drive lever 38 side on the control link 35 side and the crank lever 33 of the nozzle blade angle adjusting ring 32 are almost as shown by the arrows in the figure. A force in the opposite direction acts. For this reason, a moment load acts on the crankshaft 34C as shown in FIG. 6A, and the crankshaft 34C tilts as shown in FIG. 6B, and the surface pressure at both end portions becomes extremely high. For this reason, along with the rotation and swing, a strong edge contact occurs, and the wear easily proceeds rapidly.

図4は、皮膜を形成していない従来のブッシュ34Bの内周面とクランク軸34Cの外周面の状態を示している。   FIG. 4 shows the state of the inner peripheral surface of a conventional bush 34B and the outer peripheral surface of the crankshaft 34C that are not formed with a film.

この従来例においては、図4(a)に示すようにクランク軸34Cの表面は窒化処理をしていてもミクロンオーダの加工荒さが残っており、かつクランク軸34Cの傾動により、さらにエッジロードが負荷され、接触応力が極めて高くなり、接触部分のミクロの破壊が発生し、図4(b)に示すように接触部の硬化層が欠け落ちて破損片34Pとなって摺動面から消失する。このクランク軸34Cとブッシュ34Bは、両端にプレートなどで半閉塞された環境であり、硬度の硬い破損片34Pが長時間滞留する可能性があり、摩耗をさらに進行させてしまう。   In this conventional example, as shown in FIG. 4A, even if the surface of the crankshaft 34C is subjected to nitriding treatment, micron-order machining roughness remains, and the edge load is further increased by the tilting of the crankshaft 34C. As a result, the contact stress becomes extremely high, micro-breakage of the contact portion occurs, and as shown in FIG. 4B, the hardened layer of the contact portion is chipped off to be broken pieces 34P and disappear from the sliding surface. . The crankshaft 34C and the bush 34B are in an environment in which both ends are semi-closed with a plate or the like, and a hard broken piece 34P may stay for a long time, causing further wear.

これに対して、本発明は、皮膜10を形成することで、上述した異常摩耗を防止できるようにしたものである。   On the other hand, in the present invention, the above-described abnormal wear can be prevented by forming the film 10.

これを図2により説明する。   This will be described with reference to FIG.

図2は、クランク軸34C(又はブッシュ34B)に形成した皮膜10の断面を拡大した模式図を示している。   FIG. 2 shows an enlarged schematic view of the cross section of the coating 10 formed on the crankshaft 34C (or bush 34B).

先ず図2(a)に示すように皮膜10の形成直後は、ポリアミドイミド樹脂11A中に、二硫化モリブデン粒子11Bとグラファイト11Cが分散した状態の皮膜10が形成されたクランク軸34C(又はブッシュ34B)となり、この状態で、ブッシュ34B(又はクランク軸34C)と接した状態となる。   First, as shown in FIG. 2A, immediately after the formation of the coating 10, the crankshaft 34C (or the bush 34B) in which the coating 10 in which the molybdenum disulfide particles 11B and the graphite 11C are dispersed is formed in the polyamideimide resin 11A. In this state, the bush 34B (or the crankshaft 34C) is in contact.

このように皮膜10中に二硫化モリブデン粒子11Bとグラファイト11Cを含むことで、摺動面の摺動性は高温下でも良好となる。   Thus, by including the molybdenum disulfide particles 11B and the graphite 11C in the film 10, the sliding performance of the sliding surface becomes good even at high temperatures.

ここで、クランク軸34Cが傾いているとき、エッジ部34Eでの接触応力が高くなり、図2(b)に示すように、エッジ部分が皮膜10に食い込み、皮膜10か二硫化モリブデン粒子11Bとグラファイト11Cが放出されていき、図2(c)に示すようエッジ部34Eがクランク軸34Bの硬化層と接触することとなるが、皮膜10の固体潤滑性により、緩やかな摺動摩耗により、表面がむしれる摩耗を抑制し(鏡面状の摩耗)を発生させることにより、硬化層や母材のもつ耐摩耗性能を最大限に引き出すことができる。   Here, when the crankshaft 34C is inclined, the contact stress at the edge portion 34E increases, and as shown in FIG. 2B, the edge portion bites into the coating 10, and the coating 10 or the molybdenum disulfide particles 11B Graphite 11C is released, and the edge portion 34E comes into contact with the hardened layer of the crankshaft 34B as shown in FIG. 2 (c). By suppressing the abrasion that causes peeling (mirror-like wear), the wear resistance performance of the hardened layer and the base material can be maximized.

このように、本発明は、クランク軸34Cとブッシュ34Bの摺動面にポリアミドイミド樹脂からなる皮膜10を形成し、その皮膜10が摩耗しても、ポリアミドイミド樹脂に分散させた二硫化モリブデンやグラファイトが固体潤滑材となって、表面荒さの不具合を解消し最終的には摺動面を鏡面加工した状態とすることができる。   As described above, the present invention forms the coating 10 made of polyamideimide resin on the sliding surfaces of the crankshaft 34C and the bush 34B, and even if the coating 10 is worn, molybdenum disulfide dispersed in the polyamideimide resin Graphite becomes a solid lubricant, which eliminates the problem of surface roughness and finally allows the sliding surface to be in a mirror-finished state.

次に、図3により本発明と従来例1,2のクランク軸34Cとブッシュ34Bを用いて摩耗試験を行った結果を説明する。   Next, the results of a wear test using the crankshaft 34C and the bush 34B of the present invention and conventional examples 1 and 2 will be described with reference to FIG.

図3において、本発明と従来例1,2では、クランク軸34Cとブッシュ34Bは、共にSUSで、従来例1,2は窒化層を、共に50μm、本発明では、窒化層50μmに30μmの皮膜を施したものである。   In FIG. 3, in the present invention and the conventional examples 1 and 2, the crankshaft 34C and the bush 34B are both SUS, and in the conventional examples 1 and 2, both nitride layers are 50 μm. In the present invention, the nitride layer is 50 μm and the film is 30 μm. Is given.

試験条件は、加速するための振動加速度を30Gで加振した。この摩耗速度は、実際の3倍程度の加振である。   As test conditions, vibration acceleration for acceleration was applied at 30 G. This wear rate is about three times the actual vibration.

この結果、従来例1,2では、130時間で硬化層(50μm)が摩耗するのに対し、本発明では、摩耗か極めて遅く、3倍の試験時間でも皮膜の1/2程度の摩耗しか発生せず、想定寿命時間は、1142(hr)以上となり、延命効果は従来の8.794倍以上延命できることが確認された。   As a result, in the conventional examples 1 and 2, the hardened layer (50 μm) is worn in 130 hours, whereas in the present invention, the wear is very slow, and only about 1/2 of the film is generated even in the three times the test time. The expected life time was 1142 (hr) or more, and it was confirmed that the life extension effect can be prolonged by 8.794 times or more than the conventional one.

10 皮膜
24 タービン容量可変機構
30 ノズルベーン
34C クランク軸
34B ブッシュ
10 Coating 24 Turbine capacity variable mechanism 30 Nozzle vane 34C Crankshaft 34B Bush

Claims (3)

タービンのノズルベーンの翼角度を調整するクランク軸とそのクランク軸を支持するブッシュをタービンハウジング外に備えた可変容量ターボチャージャにおいて、クランク軸がブッシュに支持される支持部に、ポリアミドイミド樹脂中に二硫化モリブデン粒子とグラファイトを分散させた皮膜を形成したことを特徴とする可変容量ターボチャージャ。   In a variable capacity turbocharger having a crankshaft for adjusting the blade angle of a turbine nozzle vane and a bush for supporting the crankshaft outside the turbine housing, a support portion for supporting the crankshaft by the bush is installed in a polyamideimide resin. A variable capacity turbocharger in which a film in which molybdenum sulfide particles and graphite are dispersed is formed. タービンのノズルベーンの翼角度を調整するクランク軸とそのクランク軸を支持するブッシュをタービンハウジング外に備えた可変容量ターボチャージャの製造方法において、ポリアミドイミド樹脂を55〜65質量部、二硫化モリブデン粒子を20〜30質量部、グラファイトを1〜10質量部とし、これにバインダを加え、これを前記クランク軸の外周面に塗布した後乾燥させ、これを数回繰り返し、皮膜厚さを30±10μmにした後、これを焼成して皮膜を形成したことを特徴とする可変容量ターボチャージャの製造方法。   In a manufacturing method of a variable capacity turbocharger having a crankshaft for adjusting a blade angle of a turbine nozzle vane and a bush supporting the crankshaft outside the turbine housing, 55 to 65 parts by mass of polyamideimide resin, molybdenum disulfide particles 20 to 30 parts by mass, graphite to 1 to 10 parts by mass, a binder is added thereto, this is applied to the outer peripheral surface of the crankshaft and then dried, and this is repeated several times to obtain a film thickness of 30 ± 10 μm. Then, this is baked to form a film, and a method for manufacturing a variable capacity turbocharger. 前記クランク軸の外周面にクロマイズ処理又は窒化処理を行った後、前記皮膜を形成した請求項2記載の可変容量ターボチャージャの製造方法。   The manufacturing method of the variable capacity | capacitance turbocharger of Claim 2 which formed the said film | membrane after performing the chromization process or the nitriding process on the outer peripheral surface of the said crankshaft.
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